ドライモルタル材料及びコンクリート構造物の補修工法
【課題】 粉塵を発生せず環境的にも問題がなく、混練の手間がはぶけ、施工上簡便性が高い、ドライモルタル材料及び当該ドライモルタルを用いたコンクリート構造物の補修工法を提供する。
【解決手段】
ドライモルタル材料は、水硬性組成物粉体、アルミニウム金属粉体及び水溶性の熱可塑性樹脂を含み、かつ前記粉体同士が熱可塑性樹脂によって付着しているものであり、特に顆粒状またはペレット状であることが望ましい。当該ドライモルタル材料を、コンクリート構造物の補修箇所に該コンクリート構造物の表面とほぼ同一の表面となるまで充填し、次いで水を添加して該ドライモルタル材料を発泡させ、半硬化した後に該補修箇所表面を均すことにより、コンクリート構造物を補修することができる。
【解決手段】
ドライモルタル材料は、水硬性組成物粉体、アルミニウム金属粉体及び水溶性の熱可塑性樹脂を含み、かつ前記粉体同士が熱可塑性樹脂によって付着しているものであり、特に顆粒状またはペレット状であることが望ましい。当該ドライモルタル材料を、コンクリート構造物の補修箇所に該コンクリート構造物の表面とほぼ同一の表面となるまで充填し、次いで水を添加して該ドライモルタル材料を発泡させ、半硬化した後に該補修箇所表面を均すことにより、コンクリート構造物を補修することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライモルタル材料及びコンクリート構造物の補修工法に関し、特にコンクリート構造物の補修に用いられる穴埋め材としての簡易施工用モルタルであるドライモルタル材料及び当該ドライモルタル材料を用いたコンクリート構造物の補修工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にコンクリート構造体の補修・補強工法に用いる材料は、対象となるコンクリートの材質の力学的性質にできる限り類似していることが望ましいことから、セメント系材料が好適に使用されており、特に使用環境が厳しい場所等では、下地との一体性や外部からの有害物質浸透抑制の点から、ポリマーセメント系の材料がよく使用されている。
また、コンクリート構造体の大断面の補修・補強には吹き付け工法やグラウトの充填工法が用いられているが、流し込み成型ができ、人的負担が少なく、マニュアル化による施工安定性の高いグラウト充填工法が大規模な補修・補強には多く適用されている。
【０００３】
コンクリート構造体の補修・補強に使用されるグラウト材として、特開２００２−２８５１５３号公報（特許文献１）には、セメント、分級フライアッシュ及びカルシウムサルフォアルミネート系膨張材を含むセメント系無機粉体と、乾燥収縮低減剤、細骨材を含有する、ポリマーを添加していないセメント系のグラウト材組成物が開示されている。
特開２００５−８２４１６号公報（特許文献２）には、ポルトランドセメント、膨張材、再乳化型粉末樹脂、骨材、短繊維物質、収縮低減剤、減水剤、及び消泡剤を含有する、一材化ポリマーセメントグラウト材に短繊維を混和して、ひび割れを発生しにくくしたポリマーセメント組成物が記載されている。
【０００４】
このようなグラウト材を用いてコンクリート構造物の穴埋め補修等の簡易な施工を行おうとした場合、作業現場においてモルタル粉体を混ぜた後に、水を入れて混練を行う方法が採用されている。
この方法は、混練を行う手間があり、粉塵発生の防止対策が必要になり、床などが汚れるために清掃が必要になる等の問題があり、簡便性の点で不十分なものであった。
【０００５】
このようなコンクリート構造物の穴埋め補修等の簡易な施工に適した材料として、特開２００４−２６２６７１号公報（特許文献３）には、水硬性組成物とバインダとを含み、好適には前記水硬性組成物とバインダとは質量比で５０：５０〜９５：５質量部の割合で含有され、また前記バインダは、水溶性でかつ熱可塑性の高分子化合物である、水硬性組成物の未水和成形体が開示されている。
【０００６】
また、特開２００５−２７３３４５号公報（特許文献４）には、形状を維持できる程度に水硬性組成物が部分的に水和硬化してなる部分水和成形体が開示されており、具体的には、水硬性組成物を水で部分的に水和硬化させ、未水和部分を含有する水硬性組成物の部分水和成形体である。
【０００７】
このような材料を用いれば、補修対象の穴とほぼ同一寸法に成型された成形体を、必要に応じて予め数分から数時間、水に浸漬して吸水によって柔軟にし、これを孔内にハンマーでたたき込み、さらに所定量の水を供給すれば、水和が起こり、埋め戻し作業を完了することができるので、作業現場においてモルタルの混練作業を行う必要がなく、粉塵発生や床が汚れる等の問題も発生しないので簡便性の点で優れている。
【０００８】
しかしながら、上記の成型体を用いる場合、成型体を予め補修対象の穴とほぼ同一寸法に成型して用いなければ、充填不良が生じる可能性があり、複雑な形状や寸法が一定しない穴の補修には不向きであり、また、材料の沈みにより穴表面が平らに仕上がらず、更なるこて仕上げ等の作業が必要になる等、簡便性の点で更なる改良が求められている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２８５１５３号公報
【特許文献２】特開２００５−８２４１６号公報
【特許文献３】特開２００４−２６２６７１号公報
【特許文献４】特開２００５−２７３３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、粉塵を発生せず環境的にも問題がなく、混練の手間がはぶけ、施工上簡便性が高い、ドライモルタル材料及び当該ドライモルタルを用いたコンクリート構造物の補修工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、発泡剤を含むモルタルの造粒材料を用いると、これに水を加えることにより、該モルタルが発泡して隙間を生じることなく、所望する箇所に均一に施工することができるものである。
すなわち、本発明のドライモルタル材料は、水硬性組成物粉体、アルミニウム金属粉体及び水溶性の熱可塑性樹脂を含み、かつ前記粉体同士が熱可塑性樹脂によって付着していることを特徴とする、ドライモルタル材料である。
好適には、本発明のドライモルタ材料は、顆粒状またはペレット状であることが好ましく、また更に、水硬性組成物粉体中の水硬性粉体１００質量部に対して、アルミニウム金属粉体は０．０１〜１質量部、水溶性の熱可塑性樹脂は２５〜５０質量部含まれるドライモルタル材料であることが好ましい。
【００１２】
本発明のコンクリート構造物の補修工法は、上記本発明のドライモルタル材料を、コンクリート構造物の補修箇所に該コンクリート構造物本体の表面とほぼ同一の表面となるまで充填し、次いで水を添加して該ドライモルタル材料を発泡させ、半硬化した後に該補修箇所表面を均すことを特徴とする、コンクリート構造物の補修工法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のドライモルタル材料は、環境的にも粉塵を発生せず、また粉体と水とを混練する手間が省け、安全で取り扱い易い材料であり、施工後の材料充填性においても優れるものである。
また、本発明のコンクリート構造物の補修工法は、前記ドライモルタル材料を用いているため、施工しやすく作業時間の短縮を図ることができる。
更にまた、当該ドライモルタルを用いて施工された硬化体は、発泡体であるので断熱材として機能するとともに、発泡ウレタンのような引火性がないので耐火性が要求される箇所への適用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を次の最良の形態例により説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明のドライモルタル材料は、水硬性組成物粉体、アルミニウム金属粉体及び水溶性の熱可塑性樹脂を含み、かつ前記粉体同士が熱可塑性樹脂によって付着しているものである。
【００１５】
本発明のドライモルタル材料に用いられる水硬性組成物は、水硬性粉体のみからなることができる。
ここで、水硬性粉体とは、水によって硬化する粉体を意味し、好ましくは普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、耐流酸塩ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントなどの各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ等を混合した混合セメント、これらセメントの一部をシリカフューム、石灰石微粉末等で置換したセメント、珪酸カルシウム、カルシウムアルミネート、カルシウムアルミノフェライト、リン酸カルシウム、スラグ、半水又は無水石膏及び自硬性を有する生石灰の粉体からなる群より選ばれた少なくとも一種類の粉体が使用される。
【００１６】
前記水硬性粉体の粒径等は特に制限されないが、成形時の可使時間ならびに得られる成形体の強度の点から、平均粒径１０〜４０μｍ程度のものが好ましく、また、ブレーン比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ以上であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明に用いる水硬性組成物は、上記水硬性粉体のほかに、非水硬性粉体を含有してなることもできる。
当該非水硬性粉体は、単体では水と接触しても硬化することがない粉体を意味するが、アルカリ性若しくは酸性状態、あるいは高圧蒸気雰囲気においてその成分が溶出し、他の既溶出成分と反応して生成物を形成する粉体も含む意である。
【００１８】
非水硬性粉体としては、生石灰、水酸化カルシウム粉末、二水石膏粉末、炭酸カルシウム粉末、スラグ粉末、フライアッシュ粉末、珪石粉末、粘土粉末及びシリカヒューム粉末からなる群より選ばれた少なくとも一種類の粉体を好適に用いることができる。
これらの非水硬性粉体は、ポゾラン反応もしくはマイクロフィラー効果により、強度を増進する機能を有する。
【００１９】
これらの非水硬性粉体の平均粒径は、好ましくは水硬性組成物粉体の平均粒径より一桁以上小さく、より好ましくは２桁以上小さいものが、水硬性粉体の間隙を充填する点から好ましいが、細かさの下限は特に限定されず、本発明の効果を害することがなければ特に制限されることはないが、通常水硬性粉体の平均粒径の１／５００程度であることが成形性の点から好ましい。
このような粒径の非水硬性粉体を用いることによって、成形体の形状維持性を更に向上させることができる。
【００２０】
本発明のドライモルタル材料中に含まれるアルミニウム金属粉体は、水を添加した際に発泡剤として機能するものである。
アルミニウム金属粉体としては、粒径は、１〜３００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍ程度の微粒子が望ましい。
粒径がかかる範囲であると、反応速度が速すぎたり遅すぎたりせず、気泡の大きさも、本件発明の効果を特に有効に発現することができる微小気泡を得ることが更に可能となるからである。
但し、本明細書中において、粒径は、ＪＩＳ Ｋ００６９「化学製品のふるい分け試験方法」により対象物をふるい分けたときに全てがふるい下となるふるいの呼び径である。
【００２１】
本発明のドライモルタル材料中に使用される、水溶性の熱可塑性樹脂は、水硬性組成物の水和反応に悪影響を及ぼさず、かつ水に溶解する熱可塑性高分子化合物であれば特に限定されず、例えば、従来から粉末射出成形、特に金属・セラミックス射出成形で使用されている熱可塑性樹脂や、一般に樹脂成形で使用されている熱可塑性樹脂等が使用できる。
【００２２】
当該熱可塑性樹脂は、熱により軟化流動し、水硬性組成物の流動付与剤としての機能を有し、通常、水硬性組成物が使用される環境温度で液体であることが望ましい。
また、好適には、当該熱可塑性樹脂は、成形性をより優れたものとする点より、分子量が５０００以上であることが望ましい。なお、その上限については、分子量が大きくなると混練性に大きく影響するため、混練性に影響を与えない範囲で適宜選択設定することが望ましい。
【００２３】
具体的には、水溶性の熱可塑性樹脂としては、ポリエチレングリコール、ポリメチレングリコール等に代表されるポリアルキレングリコール類、ポバール等のポリビニルアルコール類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カチオン化セルロース等のセルロース類またはセルロースエーテル類、ＶＥＭＡ（ベマ）等のメチルビニルエーテルと無水マレイン酸共重合体、デンプン類、アルコックス等のエチレンオキサイドを開環重合して得るポリ（エチレンオキサイド）パラフィンワックス、天然ワックス、変性ポリアセタールを主成分として各種ワックスを組み合わせた材料や寒天類等が挙げられる。
【００２４】
かかる熱可塑性樹脂は、上記水硬性組成物粉体や、アルミニウム金属粉体を接着させる機能を有し、これにより本発明のドライモルタル材料は、顆粒状またはペレット状の成形体とすることができる。
【００２５】
また、本発明のドライモルタル材料中に含まれるこれらの原料の配合割合は、水硬性組成物粉体中の水硬性粉体１００質量部に対して、アルミニウム金属粉体は０．０１〜１質量部、好ましくは０．０５〜０．５質量部、水溶性の熱可塑性樹脂は２５〜５０質量部、好ましくは２５〜３５質量部含まれることが望ましい。
このような配合とすることにより、ドライモルタルの発泡量が、１．５〜５倍程度（容積比）となり、所望する施工箇所に隙間なく充填することが可能となる。
【００２６】
更に、本発明のドライモルタル材料は、必要に応じて、発泡安定剤、強化繊維、例えばモミガラや木油等の天然系の油のような滑り剤、セルロース類等の増粘材等の添加剤を配合することも可能である。
【００２７】
本発明のドライモルタル材料の製造方法について、以下に説明する。
本発明のドライモルタル材料は、上記水硬性組成物粉体、上記アルミニウム金属粉体材料を、例えばヘンシェルミキサーにて十分混練して均一混合し、これに、上記熱可塑性樹脂と、必要に応じて発泡安定剤等の上記添加剤を配合し、更に十分混練する。
全ての材料を均一に混練した後、該材料混練物を、例えば打錠機等を用いて、顆粒状に成形することにより、顆粒状の本発明のドライモルタル材料を製造することができる。
また、ペレット状の本発明のドライモルタル材料を製造するには、全ての材料を均一混練して得られた、前記材料混練物を、例えば造粒機を用いることにより、ペレット状に成形することで、製造することができる。
【００２８】
このようにして得られたドライモルタル材料は、補修材、例えば、各種穴埋め材、断熱材、調湿材、仮止材等に使用することができる。
本発明のドライモルタル材料を硬化させるには、水分を供給して硬化させる必要がある。
【００２９】
例えば、コンクリート構造物の穴埋め補修材として用いる場合には、コンクリート構造物の補修箇所に該コンクリート構造物本体の表面とほぼ同一の表面となるまで本発明のドライモルタル材料を充填し、次いで水を添加して該ドライモルタル材料を発泡させて、コンクリート構造物の表面を該モルタルが超えるようにし、該モルタルが半硬化した後に該補修箇所表面を均すことにより、補修することが可能となる。
【００３０】
具体的には、例えばコンクリート構造物の穴に、本発明のドライモルタルを充填し、充填後は、例えば、コップやホース等で充填箇所に水を供給すると、充填された材料が発泡して容量が増大する。
即ち、補修する穴箇所に、本発明のドライモルタル材料を擦りきり一杯まで入れ、材料表面まで水を入れると、当該材料が発泡し、容積比で約１．５倍〜５倍ほど発泡して、コンクリート構造物本体の表面を越えてモルタルが存在するようになるので、硬化する前に、該補修箇所表面を均して、コンクリート構造物表面と該補修箇所が平坦となるようにする。
当該方法は、手などの汚れを気にせず、すばやく施工することができる。
【００３１】
また、横穴を補修したり塞ぐ場合は、上記本発明のドライモルタル材料を薄いろ過フィルターに入れ、水に浸漬した後、当該穴に充填することができる。
この場合は、表面処理の必要はない。
具体的には、例えば、本発明のモルタル材料を、透水性の不織布に入れ、水に浸漬した後に、モルタル材含有不織布体を該穴に充填するものである。
当該濾過フィルターは、透水性があり、水に浸漬したときには、モルタル材料と水とが接触し、かつ、水に浸漬したときにもモルタル材料がフィルター外に逸散しない、という機能を有する。
【００３２】
濾過フィルターは、透水性を有するので、発泡ガスは当然透過するが、モルタル材料自体は透過しない。
従って、フィルターを充填穴の形状と同じ寸法に予め調整しておけば、発泡時にはフィルターの形状までモルタル材料が膨張するが、それ以上発泡してもフィルターの拘束を受けるので発生した発泡ガスが抜けるだけでモルタル材料はフィルターの形状を維持し、表面に余剰モルタルが突出することはない。
更に、発泡ガスの適度な抜けにより表面に大きな気泡が残りにくく表面が荒れにくくなる。
【００３３】
更に、本発明のドライモルタル材料を、断熱材の代わりに使用する場合は、特に上記発泡剤の量を多くして、軽量コンクリートのように比重を軽くすることもできる。
工法としては、外壁内壁間の隙間の約１／３まで本発明のドライモルタル材料を入れ、その材料の表面部まで水を添加する。
該材料が発泡するため、空気層ができ、断熱作用を有することができるようになる。
【実施例】
【００３４】
本発明を次の実施例、比較例、試験例により説明する。
（１）使用材料
・普通セメント；普通ポルトランドセメント、住友大阪セメント株式会社製
・骨材；珪砂９号、茨城県結城産
・生石灰；製品名 酸化カルシウム（３００メッシュに粉砕、約５０μｍ）、関東化学株式会社製
・メチルセルロース（増粘剤）；製品名 マーポローズ ＭＥ−３５０Ｔ、松本油脂製薬株式会社製
・繊維：製品名 ウォラストナイト ＮＹＡＤ−Ｇ、巴工業株式会社製
・アルミニウム粉体；製品名 気泡コンクリート用アルミ粉Ｎｏ．２００、堀金箔粉株式会社製（平均粒径 ２５０〜３２５メッシュ）
・発泡安定剤１（オレイン酸）；製品名 オレイン酸、関東化学株式会社製
・発泡安定剤２（トリエタノールアミン）；製品名 ２２２−ニトリロトリエタノール、関東化学株式会社製
・熱可塑性樹脂（ポリエチレングリコール）；製品名 ＰＥＧ−１５００、三洋化成工業株式会社製
【００３５】
（実施例１）
上記各材料を用いて、表１に示す配合割合にてドライモルタル材料を調製した。
具体的には、まず上記に示す、普通セメント、骨材、生石灰、アルミニウム粉末、メチルセルロース、繊維の各材料を、表１に示す配合割合で、ヘンシェルミキサー（ＭＦ７５Ｅ；三井三池化工業株式会社製）に投入し、３分間混練して、均一混合した。
次いで、該混練物に、ポリエチレングリコール及び発泡安定剤１及び発泡安定剤２を投入して、更に２分間混練して、均一混合物を得た。
該均一混合物を、造粒機（製品名 ファイン・ディスク・ペレッター ＰＶ５／１１−２００；株式会社ダルトン製）を用いて、Φ５ｍｍ×７ｍｍのペレット状のドライモルタル材料を調製した。
また、該均一混合物を、打錠機（製品名 卓上簡易錠剤成型機 ＨＡＮＤＴＡＢ−１００；市橋精機株式会社製）を用いて、粒径が５ｍｍ顆粒状のドライモルタル材料を調製した。
【００３６】
（比較例１）
アルミニウム粉、発泡安定剤１及び発泡安定剤２を配合しない以外は、実施例１と同様にして、ペレット状及び顆粒状のドライモルタル材料を調製した。
【００３７】
（比較例２）
ポリエチレングリコールを配合しない以外は、実施例１と同様にして、ペレット状のドライモルタル材料を調製しようとしたが、バインダーとなるポリエチレングリコールを含有しないため、ペレット状に成形することは困難であった。
一方、ポリエチレングリコールを配合しない以外は、実施例１と同様にして、上記打錠機を用いて圧力を上昇させて、顆粒状のドライモルタル材料を調製した。
【００３８】
（試験例）
上記実施例１及び比較例１〜２で得られたペレット状及び顆粒状の各ドライモルタル材料を、３００ｍｌディスポカップ（プラビーカー）に１００ｍｌ線上まで投入した。次いで、前記ペレット又は前記顆粒状ドライモルタル投入後、１００ｍｌ線上まで水道水を添加し、特に混練はしなかった。
試験開始直後から約１０分間、各形状のモルタルは水を吸収して自然と形状が崩壊した。
【００３９】
実施例１のペレット状及び顆粒状の材料は、水を添加した直後から発泡が開始され、該ディスポカップの約１５０ｍｌの目盛付近で発泡が終了し、そのまま放置することにより硬化が開始し、約１５０ｍｌの硬化体を得た。
一方、比較例１のペレット状及び顆粒状モルタル材料は、水と、崩壊した該モルタル材料がディスポカップ内で分離し、そのまま放置すると、ディスポカップ内の下部にモルタル材料（約７０ｍｌの目盛付近まで）及びその上部に水が分離し、その後約７０ｍｌの目盛付近までのモルタルが水和物になり硬化した。
比較例２ではペレット状材料が成形できなかったため、得られたモルタル材料は粉体状であり、該材料粉末の一部が当初は水に浮いてしまい、該粉体材料のほとんどはデスコカップの下部にたまり、そのために粉体材料の下の部分は硬化・発泡することができず、発泡が不十分であった。また、比較例２の顆粒状のモルタル材料は、打錠機の圧力をあげることで、顆粒状のモルタルを調製することができるが、このようなモルタルは、水と接触させても、顆粒形状がそのままでは崩れにくく、十分な発泡効果を有することができない。
【００４０】
なお、下記表１中の、ペレット形状及び顆粒形状の欄の評価は次の基準による。
○・・・ペレット形状又は顆粒形状を形成することができ、水と接触させた際に、自然とその形状が十分に崩壊して、発泡する。
△・・・ペレット形状又は顆粒状に成形することはできるが、堅固な成形体であり、水と接触させても、自然にはその形状が十分に崩壊しない。
×・・・ペレット形状又は顆粒状に成形することができない。
また、発泡状態の欄の評価は次の基準（容積比）による。
○・・・発泡倍率が１．５倍以上
△・・・発泡倍率が１．５倍未満
×・・・発泡せず
【００４１】
【表１】
【００４２】
以上のことより、本発明のドライモルタル材料は、熱可塑性樹脂がバインダーとなって材料粉体同士を付着させているため、水との混練工程を設けなくても、水と十分に反応して、施工する間隙を十分に発泡硬化物により充填させることができる。
一方、比較例１の発泡しないモルタルは、水を添加すると、施工する間隙を十分に充填することができず、また比較例２のモルタルは、粉体同士を付着させる作用を有する熱可塑性樹脂を含まないため、発泡させて十分な容量の水和硬化物とするためには、水との十分な混練工程を必要とすることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のドライモルタル材料は、コンクリート構造物の補修、配管工事後の穴埋め等の各種穴埋め材、また植物固定棒の固定材、床や壁等の断熱材等に利用することが可能となる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライモルタル材料及びコンクリート構造物の補修工法に関し、特にコンクリート構造物の補修に用いられる穴埋め材としての簡易施工用モルタルであるドライモルタル材料及び当該ドライモルタル材料を用いたコンクリート構造物の補修工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にコンクリート構造体の補修・補強工法に用いる材料は、対象となるコンクリートの材質の力学的性質にできる限り類似していることが望ましいことから、セメント系材料が好適に使用されており、特に使用環境が厳しい場所等では、下地との一体性や外部からの有害物質浸透抑制の点から、ポリマーセメント系の材料がよく使用されている。
また、コンクリート構造体の大断面の補修・補強には吹き付け工法やグラウトの充填工法が用いられているが、流し込み成型ができ、人的負担が少なく、マニュアル化による施工安定性の高いグラウト充填工法が大規模な補修・補強には多く適用されている。
【０００３】
コンクリート構造体の補修・補強に使用されるグラウト材として、特開２００２−２８５１５３号公報（特許文献１）には、セメント、分級フライアッシュ及びカルシウムサルフォアルミネート系膨張材を含むセメント系無機粉体と、乾燥収縮低減剤、細骨材を含有する、ポリマーを添加していないセメント系のグラウト材組成物が開示されている。
特開２００５−８２４１６号公報（特許文献２）には、ポルトランドセメント、膨張材、再乳化型粉末樹脂、骨材、短繊維物質、収縮低減剤、減水剤、及び消泡剤を含有する、一材化ポリマーセメントグラウト材に短繊維を混和して、ひび割れを発生しにくくしたポリマーセメント組成物が記載されている。
【０００４】
このようなグラウト材を用いてコンクリート構造物の穴埋め補修等の簡易な施工を行おうとした場合、作業現場においてモルタル粉体を混ぜた後に、水を入れて混練を行う方法が採用されている。
この方法は、混練を行う手間があり、粉塵発生の防止対策が必要になり、床などが汚れるために清掃が必要になる等の問題があり、簡便性の点で不十分なものであった。
【０００５】
このようなコンクリート構造物の穴埋め補修等の簡易な施工に適した材料として、特開２００４−２６２６７１号公報（特許文献３）には、水硬性組成物とバインダとを含み、好適には前記水硬性組成物とバインダとは質量比で５０：５０〜９５：５質量部の割合で含有され、また前記バインダは、水溶性でかつ熱可塑性の高分子化合物である、水硬性組成物の未水和成形体が開示されている。
【０００６】
また、特開２００５−２７３３４５号公報（特許文献４）には、形状を維持できる程度に水硬性組成物が部分的に水和硬化してなる部分水和成形体が開示されており、具体的には、水硬性組成物を水で部分的に水和硬化させ、未水和部分を含有する水硬性組成物の部分水和成形体である。
【０００７】
このような材料を用いれば、補修対象の穴とほぼ同一寸法に成型された成形体を、必要に応じて予め数分から数時間、水に浸漬して吸水によって柔軟にし、これを孔内にハンマーでたたき込み、さらに所定量の水を供給すれば、水和が起こり、埋め戻し作業を完了することができるので、作業現場においてモルタルの混練作業を行う必要がなく、粉塵発生や床が汚れる等の問題も発生しないので簡便性の点で優れている。
【０００８】
しかしながら、上記の成型体を用いる場合、成型体を予め補修対象の穴とほぼ同一寸法に成型して用いなければ、充填不良が生じる可能性があり、複雑な形状や寸法が一定しない穴の補修には不向きであり、また、材料の沈みにより穴表面が平らに仕上がらず、更なるこて仕上げ等の作業が必要になる等、簡便性の点で更なる改良が求められている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２８５１５３号公報
【特許文献２】特開２００５−８２４１６号公報
【特許文献３】特開２００４−２６２６７１号公報
【特許文献４】特開２００５−２７３３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、粉塵を発生せず環境的にも問題がなく、混練の手間がはぶけ、施工上簡便性が高い、ドライモルタル材料及び当該ドライモルタルを用いたコンクリート構造物の補修工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、発泡剤を含むモルタルの造粒材料を用いると、これに水を加えることにより、該モルタルが発泡して隙間を生じることなく、所望する箇所に均一に施工することができるものである。
すなわち、本発明のドライモルタル材料は、水硬性組成物粉体、アルミニウム金属粉体及び水溶性の熱可塑性樹脂を含み、かつ前記粉体同士が熱可塑性樹脂によって付着していることを特徴とする、ドライモルタル材料である。
好適には、本発明のドライモルタ材料は、顆粒状またはペレット状であることが好ましく、また更に、水硬性組成物粉体中の水硬性粉体１００質量部に対して、アルミニウム金属粉体は０．０１〜１質量部、水溶性の熱可塑性樹脂は２５〜５０質量部含まれるドライモルタル材料であることが好ましい。
【００１２】
本発明のコンクリート構造物の補修工法は、上記本発明のドライモルタル材料を、コンクリート構造物の補修箇所に該コンクリート構造物本体の表面とほぼ同一の表面となるまで充填し、次いで水を添加して該ドライモルタル材料を発泡させ、半硬化した後に該補修箇所表面を均すことを特徴とする、コンクリート構造物の補修工法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のドライモルタル材料は、環境的にも粉塵を発生せず、また粉体と水とを混練する手間が省け、安全で取り扱い易い材料であり、施工後の材料充填性においても優れるものである。
また、本発明のコンクリート構造物の補修工法は、前記ドライモルタル材料を用いているため、施工しやすく作業時間の短縮を図ることができる。
更にまた、当該ドライモルタルを用いて施工された硬化体は、発泡体であるので断熱材として機能するとともに、発泡ウレタンのような引火性がないので耐火性が要求される箇所への適用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を次の最良の形態例により説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明のドライモルタル材料は、水硬性組成物粉体、アルミニウム金属粉体及び水溶性の熱可塑性樹脂を含み、かつ前記粉体同士が熱可塑性樹脂によって付着しているものである。
【００１５】
本発明のドライモルタル材料に用いられる水硬性組成物は、水硬性粉体のみからなることができる。
ここで、水硬性粉体とは、水によって硬化する粉体を意味し、好ましくは普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、耐流酸塩ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントなどの各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ等を混合した混合セメント、これらセメントの一部をシリカフューム、石灰石微粉末等で置換したセメント、珪酸カルシウム、カルシウムアルミネート、カルシウムアルミノフェライト、リン酸カルシウム、スラグ、半水又は無水石膏及び自硬性を有する生石灰の粉体からなる群より選ばれた少なくとも一種類の粉体が使用される。
【００１６】
前記水硬性粉体の粒径等は特に制限されないが、成形時の可使時間ならびに得られる成形体の強度の点から、平均粒径１０〜４０μｍ程度のものが好ましく、また、ブレーン比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ以上であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明に用いる水硬性組成物は、上記水硬性粉体のほかに、非水硬性粉体を含有してなることもできる。
当該非水硬性粉体は、単体では水と接触しても硬化することがない粉体を意味するが、アルカリ性若しくは酸性状態、あるいは高圧蒸気雰囲気においてその成分が溶出し、他の既溶出成分と反応して生成物を形成する粉体も含む意である。
【００１８】
非水硬性粉体としては、生石灰、水酸化カルシウム粉末、二水石膏粉末、炭酸カルシウム粉末、スラグ粉末、フライアッシュ粉末、珪石粉末、粘土粉末及びシリカヒューム粉末からなる群より選ばれた少なくとも一種類の粉体を好適に用いることができる。
これらの非水硬性粉体は、ポゾラン反応もしくはマイクロフィラー効果により、強度を増進する機能を有する。
【００１９】
これらの非水硬性粉体の平均粒径は、好ましくは水硬性組成物粉体の平均粒径より一桁以上小さく、より好ましくは２桁以上小さいものが、水硬性粉体の間隙を充填する点から好ましいが、細かさの下限は特に限定されず、本発明の効果を害することがなければ特に制限されることはないが、通常水硬性粉体の平均粒径の１／５００程度であることが成形性の点から好ましい。
このような粒径の非水硬性粉体を用いることによって、成形体の形状維持性を更に向上させることができる。
【００２０】
本発明のドライモルタル材料中に含まれるアルミニウム金属粉体は、水を添加した際に発泡剤として機能するものである。
アルミニウム金属粉体としては、粒径は、１〜３００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍ程度の微粒子が望ましい。
粒径がかかる範囲であると、反応速度が速すぎたり遅すぎたりせず、気泡の大きさも、本件発明の効果を特に有効に発現することができる微小気泡を得ることが更に可能となるからである。
但し、本明細書中において、粒径は、ＪＩＳ Ｋ００６９「化学製品のふるい分け試験方法」により対象物をふるい分けたときに全てがふるい下となるふるいの呼び径である。
【００２１】
本発明のドライモルタル材料中に使用される、水溶性の熱可塑性樹脂は、水硬性組成物の水和反応に悪影響を及ぼさず、かつ水に溶解する熱可塑性高分子化合物であれば特に限定されず、例えば、従来から粉末射出成形、特に金属・セラミックス射出成形で使用されている熱可塑性樹脂や、一般に樹脂成形で使用されている熱可塑性樹脂等が使用できる。
【００２２】
当該熱可塑性樹脂は、熱により軟化流動し、水硬性組成物の流動付与剤としての機能を有し、通常、水硬性組成物が使用される環境温度で液体であることが望ましい。
また、好適には、当該熱可塑性樹脂は、成形性をより優れたものとする点より、分子量が５０００以上であることが望ましい。なお、その上限については、分子量が大きくなると混練性に大きく影響するため、混練性に影響を与えない範囲で適宜選択設定することが望ましい。
【００２３】
具体的には、水溶性の熱可塑性樹脂としては、ポリエチレングリコール、ポリメチレングリコール等に代表されるポリアルキレングリコール類、ポバール等のポリビニルアルコール類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カチオン化セルロース等のセルロース類またはセルロースエーテル類、ＶＥＭＡ（ベマ）等のメチルビニルエーテルと無水マレイン酸共重合体、デンプン類、アルコックス等のエチレンオキサイドを開環重合して得るポリ（エチレンオキサイド）パラフィンワックス、天然ワックス、変性ポリアセタールを主成分として各種ワックスを組み合わせた材料や寒天類等が挙げられる。
【００２４】
かかる熱可塑性樹脂は、上記水硬性組成物粉体や、アルミニウム金属粉体を接着させる機能を有し、これにより本発明のドライモルタル材料は、顆粒状またはペレット状の成形体とすることができる。
【００２５】
また、本発明のドライモルタル材料中に含まれるこれらの原料の配合割合は、水硬性組成物粉体中の水硬性粉体１００質量部に対して、アルミニウム金属粉体は０．０１〜１質量部、好ましくは０．０５〜０．５質量部、水溶性の熱可塑性樹脂は２５〜５０質量部、好ましくは２５〜３５質量部含まれることが望ましい。
このような配合とすることにより、ドライモルタルの発泡量が、１．５〜５倍程度（容積比）となり、所望する施工箇所に隙間なく充填することが可能となる。
【００２６】
更に、本発明のドライモルタル材料は、必要に応じて、発泡安定剤、強化繊維、例えばモミガラや木油等の天然系の油のような滑り剤、セルロース類等の増粘材等の添加剤を配合することも可能である。
【００２７】
本発明のドライモルタル材料の製造方法について、以下に説明する。
本発明のドライモルタル材料は、上記水硬性組成物粉体、上記アルミニウム金属粉体材料を、例えばヘンシェルミキサーにて十分混練して均一混合し、これに、上記熱可塑性樹脂と、必要に応じて発泡安定剤等の上記添加剤を配合し、更に十分混練する。
全ての材料を均一に混練した後、該材料混練物を、例えば打錠機等を用いて、顆粒状に成形することにより、顆粒状の本発明のドライモルタル材料を製造することができる。
また、ペレット状の本発明のドライモルタル材料を製造するには、全ての材料を均一混練して得られた、前記材料混練物を、例えば造粒機を用いることにより、ペレット状に成形することで、製造することができる。
【００２８】
このようにして得られたドライモルタル材料は、補修材、例えば、各種穴埋め材、断熱材、調湿材、仮止材等に使用することができる。
本発明のドライモルタル材料を硬化させるには、水分を供給して硬化させる必要がある。
【００２９】
例えば、コンクリート構造物の穴埋め補修材として用いる場合には、コンクリート構造物の補修箇所に該コンクリート構造物本体の表面とほぼ同一の表面となるまで本発明のドライモルタル材料を充填し、次いで水を添加して該ドライモルタル材料を発泡させて、コンクリート構造物の表面を該モルタルが超えるようにし、該モルタルが半硬化した後に該補修箇所表面を均すことにより、補修することが可能となる。
【００３０】
具体的には、例えばコンクリート構造物の穴に、本発明のドライモルタルを充填し、充填後は、例えば、コップやホース等で充填箇所に水を供給すると、充填された材料が発泡して容量が増大する。
即ち、補修する穴箇所に、本発明のドライモルタル材料を擦りきり一杯まで入れ、材料表面まで水を入れると、当該材料が発泡し、容積比で約１．５倍〜５倍ほど発泡して、コンクリート構造物本体の表面を越えてモルタルが存在するようになるので、硬化する前に、該補修箇所表面を均して、コンクリート構造物表面と該補修箇所が平坦となるようにする。
当該方法は、手などの汚れを気にせず、すばやく施工することができる。
【００３１】
また、横穴を補修したり塞ぐ場合は、上記本発明のドライモルタル材料を薄いろ過フィルターに入れ、水に浸漬した後、当該穴に充填することができる。
この場合は、表面処理の必要はない。
具体的には、例えば、本発明のモルタル材料を、透水性の不織布に入れ、水に浸漬した後に、モルタル材含有不織布体を該穴に充填するものである。
当該濾過フィルターは、透水性があり、水に浸漬したときには、モルタル材料と水とが接触し、かつ、水に浸漬したときにもモルタル材料がフィルター外に逸散しない、という機能を有する。
【００３２】
濾過フィルターは、透水性を有するので、発泡ガスは当然透過するが、モルタル材料自体は透過しない。
従って、フィルターを充填穴の形状と同じ寸法に予め調整しておけば、発泡時にはフィルターの形状までモルタル材料が膨張するが、それ以上発泡してもフィルターの拘束を受けるので発生した発泡ガスが抜けるだけでモルタル材料はフィルターの形状を維持し、表面に余剰モルタルが突出することはない。
更に、発泡ガスの適度な抜けにより表面に大きな気泡が残りにくく表面が荒れにくくなる。
【００３３】
更に、本発明のドライモルタル材料を、断熱材の代わりに使用する場合は、特に上記発泡剤の量を多くして、軽量コンクリートのように比重を軽くすることもできる。
工法としては、外壁内壁間の隙間の約１／３まで本発明のドライモルタル材料を入れ、その材料の表面部まで水を添加する。
該材料が発泡するため、空気層ができ、断熱作用を有することができるようになる。
【実施例】
【００３４】
本発明を次の実施例、比較例、試験例により説明する。
（１）使用材料
・普通セメント；普通ポルトランドセメント、住友大阪セメント株式会社製
・骨材；珪砂９号、茨城県結城産
・生石灰；製品名 酸化カルシウム（３００メッシュに粉砕、約５０μｍ）、関東化学株式会社製
・メチルセルロース（増粘剤）；製品名 マーポローズ ＭＥ−３５０Ｔ、松本油脂製薬株式会社製
・繊維：製品名 ウォラストナイト ＮＹＡＤ−Ｇ、巴工業株式会社製
・アルミニウム粉体；製品名 気泡コンクリート用アルミ粉Ｎｏ．２００、堀金箔粉株式会社製（平均粒径 ２５０〜３２５メッシュ）
・発泡安定剤１（オレイン酸）；製品名 オレイン酸、関東化学株式会社製
・発泡安定剤２（トリエタノールアミン）；製品名 ２２２−ニトリロトリエタノール、関東化学株式会社製
・熱可塑性樹脂（ポリエチレングリコール）；製品名 ＰＥＧ−１５００、三洋化成工業株式会社製
【００３５】
（実施例１）
上記各材料を用いて、表１に示す配合割合にてドライモルタル材料を調製した。
具体的には、まず上記に示す、普通セメント、骨材、生石灰、アルミニウム粉末、メチルセルロース、繊維の各材料を、表１に示す配合割合で、ヘンシェルミキサー（ＭＦ７５Ｅ；三井三池化工業株式会社製）に投入し、３分間混練して、均一混合した。
次いで、該混練物に、ポリエチレングリコール及び発泡安定剤１及び発泡安定剤２を投入して、更に２分間混練して、均一混合物を得た。
該均一混合物を、造粒機（製品名 ファイン・ディスク・ペレッター ＰＶ５／１１−２００；株式会社ダルトン製）を用いて、Φ５ｍｍ×７ｍｍのペレット状のドライモルタル材料を調製した。
また、該均一混合物を、打錠機（製品名 卓上簡易錠剤成型機 ＨＡＮＤＴＡＢ−１００；市橋精機株式会社製）を用いて、粒径が５ｍｍ顆粒状のドライモルタル材料を調製した。
【００３６】
（比較例１）
アルミニウム粉、発泡安定剤１及び発泡安定剤２を配合しない以外は、実施例１と同様にして、ペレット状及び顆粒状のドライモルタル材料を調製した。
【００３７】
（比較例２）
ポリエチレングリコールを配合しない以外は、実施例１と同様にして、ペレット状のドライモルタル材料を調製しようとしたが、バインダーとなるポリエチレングリコールを含有しないため、ペレット状に成形することは困難であった。
一方、ポリエチレングリコールを配合しない以外は、実施例１と同様にして、上記打錠機を用いて圧力を上昇させて、顆粒状のドライモルタル材料を調製した。
【００３８】
（試験例）
上記実施例１及び比較例１〜２で得られたペレット状及び顆粒状の各ドライモルタル材料を、３００ｍｌディスポカップ（プラビーカー）に１００ｍｌ線上まで投入した。次いで、前記ペレット又は前記顆粒状ドライモルタル投入後、１００ｍｌ線上まで水道水を添加し、特に混練はしなかった。
試験開始直後から約１０分間、各形状のモルタルは水を吸収して自然と形状が崩壊した。
【００３９】
実施例１のペレット状及び顆粒状の材料は、水を添加した直後から発泡が開始され、該ディスポカップの約１５０ｍｌの目盛付近で発泡が終了し、そのまま放置することにより硬化が開始し、約１５０ｍｌの硬化体を得た。
一方、比較例１のペレット状及び顆粒状モルタル材料は、水と、崩壊した該モルタル材料がディスポカップ内で分離し、そのまま放置すると、ディスポカップ内の下部にモルタル材料（約７０ｍｌの目盛付近まで）及びその上部に水が分離し、その後約７０ｍｌの目盛付近までのモルタルが水和物になり硬化した。
比較例２ではペレット状材料が成形できなかったため、得られたモルタル材料は粉体状であり、該材料粉末の一部が当初は水に浮いてしまい、該粉体材料のほとんどはデスコカップの下部にたまり、そのために粉体材料の下の部分は硬化・発泡することができず、発泡が不十分であった。また、比較例２の顆粒状のモルタル材料は、打錠機の圧力をあげることで、顆粒状のモルタルを調製することができるが、このようなモルタルは、水と接触させても、顆粒形状がそのままでは崩れにくく、十分な発泡効果を有することができない。
【００４０】
なお、下記表１中の、ペレット形状及び顆粒形状の欄の評価は次の基準による。
○・・・ペレット形状又は顆粒形状を形成することができ、水と接触させた際に、自然とその形状が十分に崩壊して、発泡する。
△・・・ペレット形状又は顆粒状に成形することはできるが、堅固な成形体であり、水と接触させても、自然にはその形状が十分に崩壊しない。
×・・・ペレット形状又は顆粒状に成形することができない。
また、発泡状態の欄の評価は次の基準（容積比）による。
○・・・発泡倍率が１．５倍以上
△・・・発泡倍率が１．５倍未満
×・・・発泡せず
【００４１】
【表１】
【００４２】
以上のことより、本発明のドライモルタル材料は、熱可塑性樹脂がバインダーとなって材料粉体同士を付着させているため、水との混練工程を設けなくても、水と十分に反応して、施工する間隙を十分に発泡硬化物により充填させることができる。
一方、比較例１の発泡しないモルタルは、水を添加すると、施工する間隙を十分に充填することができず、また比較例２のモルタルは、粉体同士を付着させる作用を有する熱可塑性樹脂を含まないため、発泡させて十分な容量の水和硬化物とするためには、水との十分な混練工程を必要とすることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のドライモルタル材料は、コンクリート構造物の補修、配管工事後の穴埋め等の各種穴埋め材、また植物固定棒の固定材、床や壁等の断熱材等に利用することが可能となる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性組成物粉体、アルミニウム金属粉体及び水溶性の熱可塑性樹脂を含み、かつ前記粉体同士が熱可塑性樹脂によって付着していることを特徴とする、ドライモルタル材料。
【請求項２】
請求項１記載のドライモルタ材料は、顆粒状またはペレット状であることを特徴とする、ドライモルタル材料。
【請求項３】
請求項１または２記載のドライモルタル材料において、水硬性組成物粉体中の水硬性粉体１００質量部に対して、アルミニウム金属粉体は０．０１〜１質量部、水溶性の熱可塑性樹脂は２５〜５０質量部含まれることを特徴とする、ドライモルタル材料。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかの項記載のドライモルタル材料を、コンクリート構造物の補修箇所に該コンクリート構造物本体の表面とほぼ同一の表面となるまで充填し、次いで水を添加して該ドライモルタル材料を発泡させ、半硬化した後に該補修箇所表面を均すことを特徴とする、コンクリート構造物の補修工法
【請求項１】
水硬性組成物粉体、アルミニウム金属粉体及び水溶性の熱可塑性樹脂を含み、かつ前記粉体同士が熱可塑性樹脂によって付着していることを特徴とする、ドライモルタル材料。
【請求項２】
請求項１記載のドライモルタ材料は、顆粒状またはペレット状であることを特徴とする、ドライモルタル材料。
【請求項３】
請求項１または２記載のドライモルタル材料において、水硬性組成物粉体中の水硬性粉体１００質量部に対して、アルミニウム金属粉体は０．０１〜１質量部、水溶性の熱可塑性樹脂は２５〜５０質量部含まれることを特徴とする、ドライモルタル材料。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかの項記載のドライモルタル材料を、コンクリート構造物の補修箇所に該コンクリート構造物本体の表面とほぼ同一の表面となるまで充填し、次いで水を添加して該ドライモルタル材料を発泡させ、半硬化した後に該補修箇所表面を均すことを特徴とする、コンクリート構造物の補修工法
【公開番号】特開２００９−７３７１３（Ｐ２００９−７３７１３Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４６６０２（Ｐ２００７−２４６６０２）
【出願日】平成１９年９月２５日（２００７．９．２５）
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２５日（２００７．９．２５）
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Ｆターム（参考）】
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